The science of imagination - Andrey Vyshedskiy

「想像」の神経科学―アンドレイ・ヴァイシェドスキ

翻訳: Naoko Fujii 校正: Tomoyuki Suzuki

Imagine, for a second, a duck teaching a French class,

ちょっと想像してみてください 「フランス語の授業をするアヒル」

a ping-pong match in orbit around a black hole,

「ブラックホールの周りを回りながら 卓球の試合をする」

a dolphin balancing a pineapple.

「パイナップルのバランスをとるイルカ」

You probably haven't actually seen any of these things,

こんなものを きっと実際には 見たことないでしょう

but you could imagine them instantly.

でも即座に想像できてしまうんです

How does your brain produce an image of something you've never seen?

脳はどうやって 見たこともない事物の イメージを生み出すのでしょう？

That may not seem hard,

難しいことではなさそうだと思うのは

but that's only because we're so used to doing it.

単に それに慣れてしまっているからです

It turns out that this is actually a complex problem

これは実際には 複雑な問題だと 分かってきました

that requires sophisticated coordination inside your brain.

脳の中で高度な協調の機能を 必要とするのです

That's because to create these new, weird images,

これらの新しくて 奇妙なイメージを 作りあげるためには

your brain takes familiar pieces and assembles them in new ways,

脳は馴染みのある断片を 新たな形に 組み立てることになるからです

like a collage made from fragments of photos.

写真の切れ端から コラージュを作るようなものです

The brain has to juggle a sea of thousands of electrical signals

脳は何千という電気信号の洪水を 手際よく処理して

getting them all to their destination at precisely the right time.

全てを正確なタイミングで 送らなければなりません

When you look at an object,

あなたが何か物を見るとき

thousands of neurons in your posterior cortex fire.

後頭葉皮質にある 何千ものニューロンが発火します

These neurons encode various characteristics of the object:

これらのニューロンは 物体の様々な特徴を符号化しています

spiky, fruit, brown, green, and yellow.

尖った、果物、茶色、緑色、黄色

This synchronous firing strengthens the connections between that set of neurons,

発火が同期して起こることで 一連のニューロン間の結合が強まり

linking them together into what's known as a neuronal ensemble,

ひとまとまりになります これをニューロン集団と呼びます

in this case the one for pineapple.

パイナップルの例も これで説明できます

In neuroscience, this is called the Hebbian principle,

神経科学では これを ヘッブの法則と呼んでいます

neurons that fire together wire together.

同時に発火したニューロンは 結合するというものです

If you try to imagine a pineapple later,

パイナップルを 後から想像しようとすると

the whole ensemble will light up, assembling a complete mental image.

集団全体が発火し 完全な心像が組み立てられます

Dolphins are encoded by a different neuronal ensemble.

イルカのイメージは別の ニューロン集団によって符号化されています

In fact, every object that you've seen

実際 あなたが目にしてきた あらゆる物は

is encoded by a neuronal ensemble associated with it,

それに関連付けられた ニューロン集団によって符号化されており

the neurons wired together by that synchronized firing.

先ほどの同期的な発火によって それらのニューロンが結びつきます

But this principle doesn't explain the infinite number of objects

でも この原理では 説明できないことがあります

that we can conjure up in our imaginations without ever seeing them.

今まで見たことがない物でも いくらでも想像で作り出せることです

The neuronal ensemble for a dolphin balancing a pineapple doesn't exist.

パイナップルのバランスをとるイルカ用の ニューロン集団は存在しないのに

So how come you can imagine it anyway?

ではいったいどうして それが想像できるのでしょうか？

One hypothesis, called the Mental Synthesis Theory,

心的統合理論という ある仮説では

says that, again, timing is key.

やはりタイミングが重要だと言います

If the neuronal ensembles for the dolphin and pineapple

イルカとパイナップルに関連付けられた ニューロン集団が

are activated at the same time,

同時に活性化されると

we can perceive the two separate objects as a single image.

私たちはこの２つの別々の物を 単一のイメージとして認識します

But something in your brain has to coordinate that firing.

でも脳内の何かが この発火を 協調させないといけません

One plausible candidate is the prefrontal cortex,

その１つの候補として有力なのが 前頭前皮質です

which is involved in all complex cognitive functions.

複雑な認知機能のすべてに 関与する部位です

Prefrontal cortex neurons are connected to the posterior cortex

前頭前皮質のニューロンは 後部皮質とつながっています

by long, spindly cell extensions called neural fibers.

つなげているのは 神経線維という ひょろ長く伸びた細胞です

The mental synthesis theory proposes that like a puppeteer pulling the strings,

心的統合理論では

the prefrontal cortex neurons send electrical signals

ヒモを操るパペット使いのように 前頭前皮質のニューロンが

down these neural fibers

この神経繊維を通して 電気信号を

to multiple ensembles in the posterior cortex.

後頭葉皮質にある複数の集団に 伝えるのではないかと考えます

This activates them in unison.

これが一斉に各集団を活性化します

If the neuronal ensembles are turned on at the same time,

ニューロン集団が同時に発火すれば

you experience the composite image just as if you'd actually seen it.

そこで合成されたイメージを 実際に見たことがあるかのように経験します

This conscious purposeful synchronization

前頭前皮質による この意識的・意図的な

of different neuronal ensembles by the prefrontal cortex

異なるニューロン集団間の同期を

is called mental synthesis.

心的統合と呼んでいます

In order for mental sythesis to work,

心的統合を機能させるためには

signals would have to arrive at both neuronal ensembles at the same time.

両方のニューロン集団に 信号が同時に届かなければなりません

The problem is that some neurons

問題なのは いくつかのニューロンは

are much farther away from the prefrontal cortex than others.

前頭前皮質から 非常に遠く離れていることです

If the signals travel down both fibers at the same rate,

信号が同じ速さで 両方の繊維を伝わるのなら

they'd arrive out of sync.

同期はできません

You can't change the length of the connections,

つながる距離は 変えられませんからね

but your brain, especially as it develops in childhood,

でも脳は 子どもの頃に とくに発達するので

does have a way to change the conduction velocity.

伝導速度を変える方法を備えています

Neural fibers are wrapped in a fatty substance called myelin.

神経線維はミエリンという脂質で 覆われています

Myelin is an insulator

ミエリンは絶縁体で

and speeds up the electrical signals zipping down the nerve fiber.

電気信号が神経線維を駆け抜けるのを スピードアップできます

Some neural fibers have as many as 100 layers of myelin.

神経線維にはミエリンが100層も 重なっているものもあれば

Others only have a few.

数層しかないものもあります

And fibers with thicker layers of myelin

ミエリンの分厚い層をもつ繊維は

can conduct signals 100 times faster or more

薄い層のものに比べ 100倍以上の速さで

than those with thinner ones.

信号を伝導できます

Some scientists now think that this difference in myelination

現在 科学者のなかには このようなミエリン形成の差異が

could be the key to uniform conduction time in the brain,

脳内での伝導にかかる時間を均一にし

and consequently, to our mental synthesis ability.

結果的に心的統合を可能にする 重要な役目を果たしていると考える人もいます

A lot of this myelination happens in childhood,

このミエリン形成の多くは 子どもの頃に起こります

so from an early age,

ですから人生の早いうちから

our vibrant imaginations may have a lot to do with building up brains

私たちの活発な想像力は 脳の発達と 結びつきがあるのかもしれません

whose carefully myelinated connections

精緻にミエリンが形成された ニューロンのつながりが

can craft creative symphonies throughout our lives.

創造的なシンフォニーを 人生を通じて生み出しうるのです